Помпаж - явление крайне неприятное, могущее привести к полному разрушению двигателя и к гибели людей. Он вошел в нашу жизнь вместе с эрой реактивных самолетов, которая началась в 50-60-х годах прошлого века. Сейчас это явление уже не представляет абсолютно фатальной опасности. Благодаря накопленному опыту и техническим решениям помпаж двигателя самолета во многих случаях удается предотвратить, но это нарушение продолжает возникать и сегодня.
Двигатели пассажирских лайнеров
Вопреки широко распространенному убеждению, современные пассажирские лайнеры являются реактивными самолетами лишь на 20-30 процентов. Именно столько тяги дает реактивная составляющая современного турбовинтового мотора. Остальные 70-80 процентов получаются за счет тяги старого доброго винта, вращаемого турбиной. Правда, этот винт совершенно не похож на классические авиационные винты самолетов предыдущих поколений. Чтобы понять явление помпажа двигателя самолета, необходимо получить хотя бы минимальное представление об устройстве современного авиационного двигателя. Схема двигателя приведена на картинке.
Принцип работы авиационного двигателя
Современный двигатель, висящий, как правило, под крылом в красивом обтекателе-мотогондоле, конструктивно представляет собой двухконтурную систему. Внешний контур — это вентилятор, который действует фактически по принципу классического авиационного винта и представляет собой совокупность множества лопаток, что прекрасно видны в анфас каждого современного самолета. Второй задачей этого вентилятора является забор воздуха для внутреннего контура двигателя. Последний устроен значительно сложнее и представляет собой следующую цепочку взаимодействующих между собой агрегатов: уже упомянутый вентилятор нагнетает воздух в компрессор, который сжимает его до необходимых значений, затем нагретый и сжатый воздух поступает в камеру сгорания, где смешивается с авиационным керосином и воспламеняется.
Исходящие газы (продукты горения) крутят лопатки турбины, которая вращает вентилятор (они находятся на одном валу), после чего остаток выхлопных газов выбрасывается через сопло и добавляет тягу, действуя уже на реактивном принципе. Если убрать внешний контур – получится чисто реактивный двигатель, а так он - турбовинтовой. Ну, или турбовентиляторный – как кому больше нравится.
Разумеется, это описание работы двигателя крайне упрощено. Авиадвигатель – сложнейшая техническая система. Если в мире существует много стран, способных проектировать и производить самолеты, то стран, обладающих технологиями разработки и производства турбовинтовых двигателей, значительно меньше.
Явление помпажа
Само слово pompage родом из французского языка и означает «перекачка», «нагнетание». Суть его – в нарушении нормального протекания воздуха в двигателе. Происходят его продольные колебания вдоль всего воздушного тракта, вызывающие дисбаланс в соотношении воздуха и топлива в камере сгорания. Если дисбаланс в пользу топлива — переобогащенная смесь взрывается, если дисбаланс в пользу воздуха – горение прекращается.
Внешне помпаж двигателя самолета выглядит как цепочка взрывов, сопровождаемых сильной вибрацией и выбросом пламени из сопла. Последовательность событий в этом процессе можно представить себе следующим образом: недостаток воздуха, переизбыток топлива в камере сгорания, взрыв в камере сгорания, резкое ускорение турбины, резкий скачок оборотов вентилятора, переизбыток воздуха, прекращение горения, снижение оборотов, опять недостаток воздуха. Цикл замкнулся.
Если все эти события повторяются неоднократно, вибрация и локальные взрывные явления способны привести к весьма печальным последствиям, включая авиационную катастрофу реактивного самолета.
Причины
Причины помпажа двигателя самолета могут быть различными. Наиболее распространенные – это повреждение лопаток турбины из-за износа или попадания постороннего предмета в воздухозаборник. Например, птицы или камня со взлетно-посадочной полосы. Также причиной могут являться ошибки экипажа, подача избыточного количества топлива при запуске, работа двигателя на предельных режимах, а также атмосферные явления типа появления вихрей или чрезмерно низкое давление при жаркой погоде.
Как предотвратить и устранить помпаж
На современных двигателях предусмотрены датчики, установленные на всем протяжении воздушных путей. На основании показаний датчиков встроенная автоматика незамедлительно вносит изменения в режим подачи топлива и параметры компрессора. В самом двигателе вместо одного применяются два или даже три вала, позволяющие обеспечить его устойчивую работу при возникновении помпажных явлений, разъединяя прямую связь вентилятора с турбиной.
Устранение помпажа турбины, если он возник в горизонтальном полете, производится простым временным отключением двигателя либо снижением его оборотов, после чего возможно провести так называемую «холодную продувку», то есть выдуть излишки топлива из камеры сгорания набегающим потоком воздуха.
Самое опасное – помпаж на взлете, когда пройдена точка принятия решения. Однако современные лайнеры способны продолжить взлет даже при одном отказавшем двигателе.
